感應(yīng)電動機低成本變頻調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，低成本、低諧波、低功率、高功率因數(shù)的單相-三相感應(yīng)電動機變頻調(diào)速技術(shù)在民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，本文針對以上需求進行相應(yīng)的研究工作。由于低功率變頻調(diào)速器低成本化的主要途徑在于使用較少的功率器件，因此研究切入點放在變頻調(diào)速器主電路拓撲結(jié)構(gòu)的簡化及其優(yōu)化控制。 在變頻調(diào)速器的逆變橋部分，文中分析表明：理想的選擇是采用四開關(guān)三相逆變橋。本文利用磁鏈軌跡控制技術(shù)對四開關(guān)三相逆變橋進行了詳盡的分析，總結(jié)了8個可能的電壓控制矢量，證明其中4

2、個矢量V0°，V90°，V180°，V270°可作為對逆變橋進行感應(yīng)電動機磁鏈軌跡控制的基本矢量。而另外4個矢量，一般情況下只能在逆變橋的低頻工作區(qū)有利用價值。 文中發(fā)現(xiàn)四開關(guān)三相逆變橋沒有零電壓控制矢量，因此控制電機磁鏈軌跡時，時間調(diào)整遇到困難。為解決這一問題，明確提出了磁鏈軌跡回掃延時的概念，并提出了簡化的在線控制算法。 研究表明四個基本電壓控制矢量的幅值不相等，假定矢量V0°，V180°的幅值為E時，矢量V90°和

3、V270°的幅值卻為√3E，因此必須遵循控制時間與控制矢量幅值比例等效兌換的原則。 分析表明由于基本電壓控制矢量V0°，V180°與V90°，V270°的控制軸線相互垂直，控制這兩組矢量可產(chǎn)生相似于兩相電機的相互垂直的磁場。因此，四開關(guān)三相逆變橋相似于具有垂直磁場控制的兩相電機驅(qū)動器。 在變頻調(diào)速器的整流與功率因數(shù)校正部分，文中探討了低成本變頻器的功率因數(shù)校正和諧波治理問題。考慮到限定使用廉價可靠的標準六開關(guān)IPM模塊，

4、文中重點研究了A型和B型兩種低成本變頻器主電路方案。A型主電路采用倍壓半橋PWM整流與四開關(guān)三相逆變橋，性能價格比高。但應(yīng)用在我國，由于單相電壓的有效值為220伏，是歐美電壓的兩倍，因此造成直流母線電壓過高。為此本文提出了B型主電路方案，使直流母線電壓降為A型電路的一半。文中詳盡研究了A型、B型電路實現(xiàn)PFC(PowerFactorCorrection)功能的基本工作原理與造成直流母線電壓不平衡、不穩(wěn)定的原因，并進行了相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)分析和參

5、數(shù)計算。 針對直流母線電壓分配不均衡問題，文中參考相關(guān)文獻研究了不均衡放電校正法，發(fā)現(xiàn)其存在的不足之處，相應(yīng)提出了新的不均衡充電解決方案。-Ⅰ-事實證明不均衡充電法優(yōu)于不均衡放電法，把兩種方法結(jié)合使用效果更佳，再配合閉環(huán)控制，即可實現(xiàn)母線電壓的穩(wěn)定與快速均衡分配。 本文研究了低成本變頻調(diào)速器的閉環(huán)控制技術(shù)。所構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)以直流母線為界總體分為兩部分，其一是三閉環(huán)直流母線電壓穩(wěn)定與均衡分配控制系統(tǒng)，其二是簡化的感應(yīng)電

6、動機矢量變換閉環(huán)控制系統(tǒng)。 由于開環(huán)的感應(yīng)電動機磁鏈軌跡控制與閉環(huán)的矢量變換控制技術(shù)都以氣隙磁鏈作為控制的紐帶，因此低成本變頻調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)控制采用感應(yīng)電動機矢量變換是合理的。但原有的矢量變換控制技術(shù)采用檢測電信號()控制電信號的技術(shù)線路，控制過程以氣隙磁鏈為中介，涉及繁雜的信號變換運算。為此本文提出了簡化的方案，即：檢測電信號()控制磁信號，利用磁鏈軌跡跟蹤技術(shù)直接控制氣隙磁鏈，可以大為簡化矢量變換流程。 本文實際構(gòu)成